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第1章 思考题和习题 1. 300K时硅的晶格常数a=5.43?,求每个晶胞内所含的完整原子数和原子密度为多少? 2. 综述半导体材料的基本特性及Si、GaAs的晶格结构和特征。 3. 画出绝缘体、半导体、导体的简化能带图,并对它们的导电性能作出定性解释。 4. 以硅为例,简述半导体能带的形成过程。 5. 证明本征半导体的本征费米能级Ei位于禁带中央。 6. 简述迁移率、扩散长度的物理意义。 7. 室温下硅的有效态密度Nc=2.8×1019cm-3,κT=0.026eV,禁带宽度Eg=1.12eV,如果忽略禁带宽度随温度的变化,求: (a) 计算77K、300K、473K 3个温度下的本征载流子浓度。 (b) 300K本征硅电子和空穴的迁移率分别为1450cm2/V·s和500cm2/V·s,计算本征硅的电阻率是多少? 8. 某硅棒掺有浓度分别为1016/cm3和1018/cm3的磷,求室温下的载流子浓度及费米能级EFN的位置(分别从导带底和本征费米能级算起)。 9. 某硅棒掺有浓度分别为1015/cm3和1017/cm3的硼,求室温下的载流子浓度及费米能级EFP的位置(分别从价带顶和本征费米能级算起)。 10. 求室温下掺磷为1017/cm3的N+型硅的电阻率与电导率。 11. 掺有浓度为3×1016cm-3的硼原子的硅,室温下计算: (a) 光注入△n=△p=3×1012 cm-3的非平衡载流子,是否为小注入?为什么? (b) 附加光电导率△σ为多少? (c) 画出光注入下的准费米能级E’FN和E’FP(Ei为参考)的位置示意图。 (d) 画出平衡下的能带图,标出EC、EV、EFP、Ei能级的位置,在此基础上再画出光注入时,EFP’和EFN’,并说明偏离EFP的程度是不同的。 12. 室温下施主杂质浓度ND=4×1015 cm-3的N型半导体,测得载流子迁移率μn=1050cm2/V·s,μp=400 cm2/V·s, κT/q=0.026V,求相应的扩散系数和扩散长度为多少? 第2章 思考题和习题 1.简述PN结空间电荷区的形成过程和动态平衡过程。 2.画出平衡PN结,正向PN结与反向PN结的能带图,并进行比较。 3.如图2-69所示,试分析正向小注入时,电子与空穴在5个区域中的运动情况。 4.仍如图2-69为例试分析PN结加反向偏压时,电子与空穴在5个区域中的运动情况。 5试画出正、反向PN结少子浓度分布示意图,写出边界少子浓度及少子浓度分布式,并给予比较。 6. 用平衡PN结的净空穴等于零的方法,推导出突变结的接触电动势差UD表达式。 7.简述正反向PN结的电流转换和传输机理。 8.何为正向PN结空间电荷区复合电流和反向PN结空间电荷区的产生电流。 9.写出正、反向电流_电压关系表达式,画出PN结的伏安特性曲线,并解释pN结的整流特性特性。 10.推导硅突变结空间电荷区电场分布及其宽度表达式。并画出示意图。 11.推导线性缓变变结空间电荷区电场分布及其宽度表达式。并画出示意图。 12.什么叫PN结的击穿与击穿电压,简述PN结雪崩击穿与隧道击穿的机理,并说明两者之间的不同之处。 13.如何提高硅单边突变结的雪崩击穿电压? 14.如何提高线性缓变结的雪崩击穿电压? 15.如何减小PN结的表面漏电流? 16.什么叫PN结的电容效应、势垒电容和扩散电容? 17.什么叫做二极管的反向恢复过程和反向恢复时间?提高二极管开关速度的途径有哪些? 18.以N型硅片为衬底扩硼制备PN结,已知硼的分布为高斯函数分布,衬底浓度ND=1×1015/cm3,在扩散温度为1180℃下硼在硅中的扩散系数D=1.5×10-12cm2/s,扩散时间t=30min,扩散结深Xj=2.7μm。试求:①扩散层表面杂质浓度Ns?②结深处的浓度梯度aj?③接触电势差UD? 有两个硅结,其中一个结的杂质浓度,;另一个结的,,求室温下两个PN结的接触电动势差。并解释为什么杂质浓度不同,接触电动势差的大小也不同。 计算一硅PN结在300K时的内建电场,,。 已知硅PN结:,,截面积,求 ①理想饱和电流? ②外加正向电压为时的正向电流密度? ③电子电流与空穴电流的比值?并给以解释。 仍以上题的条件为例,假设计算反向偏压时的产生电流密度。 最大电场强度(T=300K)?求反型电压300时的最大电场强度。 对于一个浓度梯度为的硅线性缓变结,耗尽层宽度为。计算最大电场强度和结的总电压降。 一硅N结,其,面积计算反向偏压分别等于和的么势垒电容、空间电荷区宽度和最大电场强度。 计算硅结的击穿电压,其(利用简化式)。 在衬底杂质浓度的型硅晶片上进行硼扩散,形成结,硼扩散后的表面浓度结深。试求结深处的浓度梯度,施加反向偏压时的单位面积势垒电容和击穿电

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